高三一轮复习——实验验证牛顿第二定律

物理学科教学案

本学期第课时本单元第课时授课日期：

课题：探究加速度与力、质量的关系主备人：于海云审核人：杨成林

学习目标：1．学会用控制变量法研究物理规律．2．验证牛顿第二定律．

3．掌握利用图象处理数据的方法．

教学过程及内容

实验目的

1．学会用控制变量法研究物理规律．

2．验证牛顿第二定律．

3．掌握利用图象处理数据的方法．

实验原理

探究加速度a与力F及质量m的关系时，应用的基本方法是控制变量法，即先控制一个参量——小车的质量m不变，讨论加速度a与力F的关系，再控制小盘和砝码的质量不变，即力F不变，改变小车质量m，讨论加速度a与m的关系．

实验器材

打点计时器、纸带、复写纸、小车、一端附有定滑轮的长木板、小盘、夹子、细绳、低压交流电源、导线、天平、刻度尺、砝码．

实验步骤

1．用天平测出小车和盛有砝码的小盘的质量m和m′.

2．安装实验器材(如图所示)．

3．平衡摩擦力．

4．小盘绕过滑轮系于小车上，先通电源后放开小车，取下纸带编号码．

5．保持小车的质量m不变，改变砝码和小盘的质量m′，重复步骤4.

6．在每条纸带上选取一段比较理想的部分，测加速度a.

7．作a－F的图象，描点作图，若这些点在一条直线上，证明了加速度与力成正比．

8．保持砝码和小盘的质量m′不变，改变小车质量m，重复步骤4和6，作a－1

m图象，若图

象为一直线，则证明加速度与质量成反比．

考点一实验原理与操作

例题1：某实验小组利用图实-4-1所示的装置探究加速度与力、质量的关系。

(1)下列做法正确的是________(填字母代号)。

A．调节滑轮的高度，使牵引木块的细绳与长木板保持平行

B．在调节木板倾斜度平衡木块受到的滑动摩擦力时，将装有砝码的砝码桶通过定滑轮拴在木块上

C．实验时，先放开木块再接通打点计时器的电源

D．通过增减木块上的砝码改变质量时，不需要重新调

节木板倾斜度

(2)为使砝码桶及桶内砝码的总重力在数值上近似等于木块运动时受到的拉力，应满足的条件是砝码桶及桶内砝码的总质量________木块和木块上砝码的总质量。(选填“远大于”、“远小于”或“近似等于”)

(3)甲、乙两同学在同一实验室，各取一套图示的装置放在水平桌面上，木块上均不放砝码，在没有平衡摩擦力的情况下，研究加速度a与拉力F的关系，分别得到图实-4-2中甲、乙两条直线。设甲、乙用的木块质量分别为m甲、m乙，甲、乙用的木块与木板间的动摩擦因数分别为μ甲、μ乙，由图可知，m甲________m乙，μ甲________μ乙。(选填“大于”、“小于”或“等于”)

重要提示：

考点二数据处理与误差分析

例题2：某次“探究加速度a跟物体所受合力F和质量m的关系”实验过程是：

(1)图实-4-6甲所示为实验装置图。图乙为某次实验得到的一段纸带，计数点A、B、C、

D 、

E 间的时间间隔为0.1 s ，根据纸带可求出小车的加速度大小为________ m/s 2(结果保留两位有效数字)。

(2)保持小车质量不变，改变砂和砂桶质量，进行多次测量。根据实验数据做出了加速度a 随拉力F 的变化图线，如图实-4-7所示。图中直线没有通过原点，其主要原因是

____________________________________________________ ____________________________________________________ _____________________________________________________

(3)保持砂和砂桶质量不变，改变小车中砝码质量，进行多次测量，得到小车加速度a 、质量m 及其对应的1

m

的数据如表中所示：

实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 小车加速度a /m·s －2 1.90 1.72 1.49 1.25 1.00 0.75 0.50 0.30 小车和砝码质量m /kg

0.25 0.29 0.33 0.40 0.50 0.71 1.00 1.67 1m

/kg －1

4.00

3.45

3.03

2.50

2.00

1.41

1.00

0.60

a ．请在坐标纸中画出a -1

m 图线；

b.根据作出的a -\f(1,m )图像可以得到的结论是： 。

重要提示

考点三 实验的改进与创新 例题3：某同学利用如图实-4-12所示的装置探究“小车的加

限时训练（21）探究加速度与力、质量的关系

A 组

【 】1．关于“验证牛顿第二定律”实验中验证“作用力一定时，加速度与质量成反比”的实验过程，以下做法中正确的是( )

A ．平衡摩擦力时，应将装沙的小桶用细绳通过定滑轮系在小车上

B ．每次改变小车的质量时，不需要重新平衡摩擦力

C ．实验时，先放开小车，再接通电源

D ．可以利用天平测出沙桶和沙质量m 和小车质量M ，直接用公式a ＝mg

M 求出加速度

2．图实为验证牛顿第二定律的实验装置示意图。

(1)平衡小车所受阻力的操作：取下________，把木板不带滑轮的一端垫高；接通电火花计时器电源，轻推小车，让小车拖着纸带运动。如果打出的纸带如图所示，则应________(选填“减小”或“增大”)木板的倾角，反复调节，直到纸带上打出的点迹________为止。

(2) 如图所示为研究“在外力一定的条件下，物体的加速度与其质量的关系”时所得的实验图像，横坐标m 为小车上砝码的质量。设图中直线的斜率为k ，在纵轴上的截距为b ，若牛顿第二定律成立，则小车受到的拉力为________，小车的质量为________。

3．用图实-4-9(a)所示的实验装置验证牛顿第二定律：

(1)某同学通过实验得到如图(b)所示的a -F 图像，造成这一结果的原因是：在平衡摩擦力时木板与水平桌面间的倾角________(填“偏大”或“偏小”)。

编号： 姓名： 总分：